Betonggulv på grunn: Numerisk simulering av armert betong

Abstract

De største problemene med betonggulv på grunn er opprissing som følge av punktlaster,samt riss og kantreising som følge av svinn. Riss rundt store punktlaster skyldes at gulvettrykkes ned. Mekanismene rundt belastningen fører til riss i toppen av gulvplaten. Risssom er forårsaket av svinn, vil typisk oppstå i forbindelse med alle fastholdingspunkter.Svinn kan også gjøre at gulvet reiser seg i kantene fordi svinntøyningene er størst i toppenav gulvet. Gjennom diverse tiltak, som bruk av armering, skjæring av rissanvisere ogbegrensing av uttørking, kan man redusere konsekvensene av svinn.Dimensjonering av gulvplater baseres på en sammenligning av bøyestrekkfasthet og kalkulertestrekkspenninger. I 1925 presenterte Westergaard ligninger for beregning av spenningeri betonggulv. Basisen i Westergaards ligninger danner fortsatt grunnlaget for dimensjoneringav betonggulv. Eurokode 2 gir dimensjoneringregler for å forhindre at platengår til skjærbrudd nær en punktlast.Svinn kan deles inn i uttørkingssvinn og autogent svinn. Uttørkingssvinn skjer i størst gradnær gulvoveraten, noe som skaper spenninger i gulvet. Denne spenningen kan få gulvettil å risse opp og/eller reise seg langs kantene. Autogent svinn er en kjemisk reaksjon ibetongen, og vil skje i like stor grad i hele gulvet.Elementmetoden er et veldig vanlig dimensjoneringsverktøy, som deler opp kompliserteproblem i mindre og enklere deler. Deretter kan tilnærmede løsninger bli funnet ved hjelpav numeriske beregninger. Ikkelineær analyse brukes når materialet eller geometrien ikkeoppfører seg lineært. Betong er et materiale som i strekk vil oppføre seg lineært helt tildet risser opp. Videre vil betongen ha ikkelineære egenskaper.Elementmodeller testes for tre plasseringer av en punktlast. Disse lasttilfellene er kantlast,hjørnelast og senterlast; de samme som Westergaard baserte sine ligninger på i 1925. Modellermed både skallelementer og kubeelementer analyseres ikkelineært. Skallmodellenetestes med to ulike stivheter i underlaget. Én modell skal simulere eekten av svinn. Allemodellene lages og analyseres i elementmetodeprogrammet Diana.Skall- og kubemodellene gir ganske like responser. Nedbøyningsverdiene er litt større forkubemodellene, men oppbøyningen er litt mindre. Analysene viser at betongplaten tå-ler betydelig høyere senterlast enn den tåler kant- og spesielt hjørnelast. Analysene meddobbel underlagstivhet gir nedbøyninger som er mellom 24 % og 34 % mindre, men opprissingskapasiteten(toppriss) er bare mellom 5 % og 9 % høyere. Simuleringen av svinn fører,som forventet, til at platekanten reiser seg. Nedbøyningsverdiene til modellene stemmerrimelig godt med tall fra Westergaards formler. Analyseresultater og sammenligning medteori tilsier at alle modellene simulerer betonggulv på en god måte.